ХИ́МИЯ ВЫСО́КИХ ДАВЛЕ́НИЙ

ХИ́МИЯ ВЫСО́КИХ ДАВЛЕ́НИЙ, об­ласть хи­мии, ис­сле­дую­щая пре­вра­ще­ния ве­ществ при дав­ле­ни­ях св. 10 МПа (100 атм). Ус­лов­но мо­жет быть раз­де­ле­на на «клас­сич.» хи­мию, изу­чаю­щую из­ме­не­ние хи­мич. рав­но­ве­сия и ско­ро­стей хи­мич. ре­ак­ций в диа­па­зо­не 10–1000 МПа (100–10000 атм), и хи­мию сверх­вы­со­ких дав­ле­ний, изу­чаю­щую из­ме­не­ние ти­па химич. свя­зи, об­ра­зо­ва­ние но­вых хи­мич. со­еди­не­ний и но­вых мо­ди­фи­ка­ций (фаз) ве­ществ при дав­ле­ни­ях св. 1000 МПа (св. 10 тыс. атм). Об­лас­ти ис­сле­до­ва­ний хи­мии сверх­вы­со­ких дав­ле­ний и фи­зи­ки вы­со­ких дав­ле­ний во мно­гом пе­ре­се­ка­ют­ся.

Пер­вые су­ще­ст­вен­ные ус­пе­хи Х. в. д. при­шлись на нач. 20 в.: син­тез ам­миа­ка при дав­ле­ни­ях 20–30 МПа (Но­бе­лев­ская пр., 1918, Ф. Га­бер) и по­ли­ме­ри­за­ция эти­ле­на при дав­ле­ни­ях св. 100 МПа (нач. 1930-х гг., Ве­ли­ко­бри­та­ния). Боль­шой вклад в ис­сле­до­ва­ния при сверх­вы­со­ких дав­ле­ни­ях и соз­да­ние ап­па­ра­ту­ры сверх­вы­со­ких дав­ле­ний в 20 в. внёс П. Брид­жмен (Но­бе­лев­ская пр., 1946). 1950–60-е гг. оз­на­ме­но­ва­лись ус­пеш­ным син­те­зом при сверх­вы­со­ких дав­ле­ни­ях (5–10 ГПа) сверх­твёр­дых ма­те­риа­лов – ал­ма­зов, ку­бич. мо­ди­фи­ка­ции нит­ри­да бо­ра (США, Шве­ция, ЮАР, СССР) и важ­ных для гео­хи­мии ве­ществ, та­ких как сти­шо­вит (СССР). По­лу­че­ние дан­ных ма­те­риа­лов от­но­сит­ся, ско­рее, к об­лас­ти фи­зи­ки вы­со­ких дав­ле­ний, по­сколь­ку пред­став­ля­ет со­бой со­хра­не­ние в ме­та­ста­биль­ном со­стоя­нии фаз вы­со­ко­го дав­ле­ния то­го же со­ста­ва. Од­на­ко тра­ди­ци­он­но по­лу­че­ние но­вых ве­ществ при вы­со­ких дав­ле­ни­ях от­но­сят к об­лас­ти хи­мии, тем бо­лее что для ус­ко­ре­ния про­цес­сов час­то ис­поль­зу­ют хи­мич. ре­ак­ции (напр., об­ра­зо­ва­ние кар­би­дов пе­ре­ход­ных ме­тал­лов при син­те­зе ал­ма­за).

Син­тез но­вых сверх­твёр­дых ма­те­риа­лов ос­та­ёт­ся од­ним из осн. на­прав­ле­ний Х. в. д. и в на­стоя­щее вре­мя. Вы­со­кое дав­ле­ние спо­соб­ст­ву­ет по­ли­ме­ри­за­ции мн. мо­ле­ку­ляр­ных ве­ществ; при­мер – пе­ре­ход под дав­ле­ни­ем 10–100 ГПа в по­ли­мер­ное ко­ва­лент­ное со­стоя­ние азо­та, ди­ок­си­да и ок­си­да уг­ле­ро­да, бен­зо­ла. Боль­шин­ст­во ди­элек­три­ков с мо­ле­ку­ляр­ной и ко­ва­лент­ной свя­зью (напр., крем­ний, бор, се­ра, иод, ки­сло­род, ксе­нон) при вы­со­ких дав­ле­ни­ях ста­но­вят­ся ме­тал­ла­ми. Ак­тив­но ве­дут­ся ис­сле­до­ва­ния по воз­мож­ной ме­тал­ли­за­ции во­до­ро­да при 400–500 ГПа. При сверх­вы­со­ких дав­ле­ни­ях уда­ёт­ся по­лу­чить мно­го со­еди­не­ний с за­пре­щён­ной сте­хио­мет­ри­ей (напр., Na₃Cl, NaCl₃), при дав­ле­ни­ях 1–10 ГПа – слож­ные уг­ле­во­до­ро­ды из про­стых ве­ществ.

Осн. ог­ра­ни­че­ния Х. в. д. – слож­ная ап­па­ра­ту­ра для соз­да­ния дав­ле­ния и очень ма­лый ре­ак­ци­он­ный объ­ём. В Х. в. д. при­ме­ня­ют­ся ап­па­ра­ты для соз­да­ния ста­тич. дав­ле­ний, а так­же ди­на­мич. (удар­ные) дав­ле­ния. По­ми­мо син­те­за сверх­твёр­дых ма­те­риа­лов вы­со­кие дав­ле­ния ис­поль­зу­ют­ся для по­лу­че­ния но­вых ма­те­риа­лов для элек­тро­ни­ки и био­ме­ди­ци­ны. Кро­ме то­го, Х. в. д. час­то да­ёт ин­фор­ма­цию клас­сич. хи­мии – ка­кие ве­ще­ст­ва в прин­ци­пе мо­гут быть син­те­зи­ро­ва­ны.